개념 한 쪽
소성가공은 금속을 영구적으로 변형시켜 원하는 형상으로 만드는 공정으로 정의한다. 대표적 방법으로 압출, 인발, 압연, 단조, 프레스 성형, 드로잉 등이 있으며 각 공정은 목적과 사용 매체에 따라 특징을 달리한다.
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출제기준 단원 「소성가공의 개요, 종류 및 특징」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 벌징의 정의 판별 | 1 | 내부 압력으로 중앙을 팽창시켜 만드는 공정을 가리기 |
| 냉간 단조 포함 여부 판단 | 1 | 냉간 단조에 해당되는 공정과 절단 공정을 구분하기 |
| 복잡 형상 소성가공 유형 선택 | 1 | 복잡한 형상의 부품 제조에 적합한 소성가공법을 고르기 |
소성가공은 외부 힘으로 금속의 형태를 바꿔 원하는 제품을 얻는 공정으로 정의한다. 판재나 봉재를 변형시켜 부품을 만드는 방식들이 포함되며 대량생산과 균일한 제품 제조에 유리한 특성을 가진다.
압출(extrusion)은 컨테이너나 다이 안에 재료를 넣고 램(뱃지)으로 압력을 가해 다이 구멍을 통해 밀어내어 일정한 단면을 가진 긴 제품을 만드는 공정이라고 설명한다. 압출은 다이를 통과시키는 동작, 즉 '밀어내기'가 핵심 동작이라고 정리한다.
벌징(bulging)은 고무나 유압, 기름 등을 이용해 원통형 용기의 중앙부를 팽창시켜 입구보다 굵은 형상을 만드는 드로잉·성형 공정이라고 설명한다. 화병이나 보온병 내통처럼 중앙이 불룩한 형상을 만들 때 주로 사용한다고 정리한다.
형단조는 금형을 이용해 복잡하고 정밀한 형상을 소성 가공으로 만드는 방법이라고 정의한다. 커넥팅로드처럼 형상이 복잡한 부품을 제조할 때 적합한 공정이라고 설명한다.
열간 가공과 냉간 가공의 차이를 이해해야 한다. 열간 가공은 재결정 온도 이상에서 수행되어 가공 저항이 작아 대형·거친 성형에 유리하지만 산화와 표면 품질 저하로 정밀도는 낮은 특징을 가진다고 정리한다. 냉간 가공은 상온에서 수행되어 정밀도가 높고 표면 상태가 좋지만 가공 저항이 크고 장비 요구가 높아지는 특징을 가진다고 정리한다.
프레스 관련 공정에서는 드로잉으로 성형한 후 남는 플랜지를 소정 형상으로 절단하는 공정을 트리밍이라고 부른다고 설명한다. 또한 블랭킹은 판재를 절단하여 원하는 형상을 얻는 공정으로 절단과 소성 변형의 차이를 구분한다고 정리한다.
문제에서는 공정의 본질적 동작과 형상 특징을 연결해 정답을 고른다. 예컨대 '다이 구멍을 통과시켜 밀어낸다'는 표현이 있으면 압출을 선택해야 한다. '입구보다 중앙이 불룩하게 팽창'과 '고무나 유압 사용'이라는 설명이 있으면 벌징을 선택한다. '복잡한 형상'이라는 지문은 형단조를 떠올려야 한다.
오답 유도는 공정의 분류를 혼동시키는 데서 나오므로 '절단 vs 변형', '밀어냄 vs 당김', '회전 각인 vs 눌러서 성형' 같은 대조를 통해 소거하는 연습을 권장한다고 정리한다.
고무나 기름을 사용하여 화병과 같이 입구보다 중앙부분이 굵은 원통용기를 만드는 드로잉 가공법인 것은?
정답 ② · 벌징(Bulging)은 원통형 금속 용기의 양끝보다 중앙 부분을 고무나 유압, 기름 등을 이용하여 팽창시켜 두껍게 만드는 드로잉 및 성형 가공법입니다. 화병이나 보온병 내통과 같이 입구가 좁고 중간이 불룩한 형태를 만들 때 사용됩니다.
입구보다 중앙이 굵은 원통용기를 팽창시켜 성형하는 공법은 벌징(Bulging)이다.
단조(forging)는 주로 열간 가공이며, 가장 오래된 금속가공법이다. 단조를 열간 단조와 냉간 단조로 분류할 때 다음 중 냉간 단조에 해당되지 않는 것은?
정답 ① · 냉간 단조에 해당하는 공법은 주로 상온에서 소성 가공을 수행하는 헤딩(Heading), 스웨이징(Swaging), 코이닝(Coining) 등이 있습니다. 반면 블랭킹(Blanking)은 판금 가공의 한 종류로 재료를 상온에서 프레스를 이용해 자르는 절단 공정에 해당하며, 소성 변형을 통해 형태를 만드는 전통적인 단조 작업과는 구분됩니다.
냉간 단조는 상온에서 소성 변형하는 공법인 반면, 블랭킹은 판재를 절단하는 공정이므로 단조가 아니다.
커넥팅로드와 같이 형상이 복잡한 것을 소성 가공하는 방법을 무엇이라 하는가?
정답 ② · 문항은 형상이 복잡한 제품을 금형으로 정밀 소성가공하는 공정을 묻고 있다. 금형을 사용해 정밀하게 성형하는 소성가공은 형단조로 복잡한 형상의 부품을 일괄적으로 만들기에 적합하다.
형상이 복잡한 부품을 금형으로 정밀하게 소성 가공하는 방법은 형단조이며, 커넥팅로드가 대표적이다.
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